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Parque de

Poligeneración Energética de La Alta Guajira

Foto: ThinkStock

Por Ing. Jairo Hernán López B.

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Con un gran potencial para el desarrollo de proyectos en generación de energías limpias, el país tiene como punta de lanza a la energía eólica.

Experiencias como estas evidencian un panorama prometedor y confirman la viabilidad de apostar por el medioambiente.

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abemos que Colombia goza de una posición estratégica en el trópico y, gracias también al sistema montañoso de los Andes, tiene un potencial importante para la generación de energías limpias, como la eólica, solar o geotérmica.

Si se quiere consolidar una economía baja en generación de carbono y posicionar al país como un exportador de energías limpias y productos con una huella no contaminante, se requiere un mayor compromiso por parte de la industria, la academia y, sobre todo, de las autoridades gubernamentales. En primera instancia, a estas últimas les compete garantizar un manejo responsable y riguroso de los impactos ambientales y sociales de los proyectos de generación –tanto alternativos como convencionales–, así como mantener actualizada la información de vientos, radiación solar, corrientes, caudales y velocidades hídricas. Este es el verdadero punto de partida para proyectos de media y gran escala de esta naturaleza en Colombia.

A la fecha, las Empresas Públicas de Medellín (EPM) son quienes están liderando el tema en el país. EPM ha invertido

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esfuerzos en investigación y desarrollo para levantar una central eólica que opere anexa al Sistema de Interconexión Eléctrica Nacional: el proyecto piloto Parque Eólico de Jepirachi. Ubicado en La Guajira, este genera 19,5 MW de potencia nominal y hace parte del programa de investigaciones para la consolidación futura de esta tecnología en Colombia.

Actualmente EPM también adelanta estudios de factibilidad para la generación de 600 MW en dos parques ubicados en la Guajira –uno de 400 y otro de 200 MW– y para la incursión en fuentes solares, geotérmicas, mareomotriz, por biomasa, producción de biocombustibles y generación de biogás a partir de rellenos sanitarios.

La necesidad mundial es generar electricidad con fuentes no contaminantes, que preserven los recursos secundarios (carbón, petróleo, madera, gas) y el medioambiente en general.

potencial en Colombia Las perspectivas para generación energética eólica en Colombia son bastante promisorias. El país cuenta con unos de los mejores vientos de Sudamérica, principalmente en la zona del Caribe, donde según los pocos estudios realizados el recurso eólico está catalogado como medio-alto. Solamente en esta región, incluida La Guajira, el potencial efectivo de conversión de energía eólica a energía eléctrica alcanza los 20 000 MW (Universidad Nacional). Ahora bien, si se quisiera extender a zonas de playa o al mar, este potencial podría duplicarse.

Entre las zonas con buenos vientos se encuentran: la península de La Guajira, las islas de San Andrés y Providencia, sectores de Boyacá y el centro del litoral Caribe en el departamento de Bolívar.

No obstante, en otras partes del país, aunque no hay la misma persistencia de vientos en el ciclo anual, sí se da en determinadas épocas del año, especialmente en zonas de Norte de Santander; entre Risaralda, Quindío y Tolima; en las márgenes de Cundinamarca y Boyacá; entre Cundinamarca, Tolima y Huila; y en el piedemonte llanero y Casanare.

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Fotos: cortesía Ing. Jairo Hernán López B.

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En cuanto a radiación solar, nuestra ubicación en la zona ecuatorial nos provee de un alto potencial constante de incidencia, por lo que podría generarse energía solar a gran escala en las zonas del Magdalena, La Guajira, San Andrés y Providencia, Casanare, Meta, Arauca, Vichada, Atlántico, Cesar, Sucre, Bolívar y Córdoba, entre otras.

Como argumento, vale la pena mencionar que Colombia registra uno de los índices más altos de radiación a nivel mundial (12 horas al día), comparado solo con los registrados en África. La radiación media en nuestro país es de 4,5 kWh/m2, y logra su mayor concentración en la península de La Guajira, donde se alcanzan hasta 6 kWh/m2. De los 6 MW de energía solar instalados actualmente en el territorio nacional –equivalentes a 78 000 paneles solares aproximadamente–, el 57 % está destinado a aplicaciones rurales, mientras que el 43 % restante se emplea en torres de comunicación y señalizaciones de tránsito.

Por otra parte, el Instituto de Planificación y Promoción de Soluciones Energéticas para las Zonas No Interconectadas (IPSE) ha identificado tres fuentes potenciales de energía geotérmica: 1. Azufral, en el departamento de Nariño, donde se encuentra el volcán homónimo.

2. El Cerro Negro-Tufiño, también en el departamento de Nariño, cerca del volcán de Chiles.

3. Paipa, en la cordillera oriental del departamento de Boyacá.

El IPSE ha invertido esfuerzos en investigación, desarrollo y ejecución de proyectos en lugares excluidos del anillo eléctrico nacional, logrando que los habitantes de zonas marginadas sean los principales beneficiarios. Así mismo, ha participado en cerca de 25 proyectos, la mayoría de ellos orientados a la generación fotovoltaica para zonas apartadas; de la misma manera, hace presencia en el proyecto piloto híbrido del municipio de Nazareth de Uribia, en La Alta Guajira. Allí se instalaron ocho sistemas seguidores solares –cada uno de 12,5 kW– y dos aerogenera-

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Cada uno de los aerogeneradores monopala empleados en el proyecto produce 100 kW/h.

dores de tecnología monopala –cada uno con capacidad de generación de 100 kW–.

Este proyecto fue ejecutado para beneficiar a las comunidades indígenas Wayúu de los municipios de Nazareth de Uribia y Manaure, pertenecientes a la ZNI (Zona No Interconectada).

Colombia hace parte de la Agencia Internacional de Energías Renovables, lo cual ratifica su posición como país gestor de desarrollo en tecnologías de producción limpias y amigables con el ambiente.

Caso de estudio: Parque de Poligeneración Energética de La Alta Guajira Para satisfacer las necesidad de suministro energético de las poblaciones de Nazareth y Puerto Estrella, en la región de Uribia, donde habitan cerca de 6 500 personas pertenecientes a la etnia Wayúu, el IPSE emprendió un ambicioso proyecto de I+D+D (Investigación, Diseño e Implementación) con ayuda de empresas con tecnología europea. Así nació el proyecto híbrido solar-eólico-electrógeno Parque de Poligeneración de Colombia, el cual busca el máximo aprovechamiento posible de los altos niveles de radiación solar y las ráfagas de viento de la región.

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Como innovación tecnológica, el proyecto de integración energética de Nazareth tiene como objetivo lograr el máximo ahorro de combustibles fósiles mediante el aporte de energías renovables (eólica y fotovoltaica), generando una red estable y de suministro constante.

El estudio de las necesidades de abastecimiento para estas poblaciones arrojó que la demanda podía ser satisfecha con: • 8 seguidores solares, cada uno de 12,5 kW, entregando 100 kW/h.

• 2 aerogeneradores de tecnología mono-

pala (prototipo), cada uno con generación de 100 kW/h.

Con esto se generarían 300 kW/h, suficiente para ambas poblaciones; sin embargo, previendo que no existiera sol ni viento para generar la energía básica, se integró a este híbrido una tercera alternativa: • Generación electrógena por medio de ACPM de 350 kW. El proyecto también involucra líneas de interconexión y redes de distribución en media y baja tensión.

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Componentes de la estructura general del sistema 225 kW/KVA 206L-L

La gestión del banco de baterías y su control (BMC) son usados como soporte para el funcionamiento del inversor, que gestiona la carga y descarga de dicho banco, evitando así cualquier pérdida de capacidad y prolongando la vida útil de los acumuladores. Con el modo de control de supervisión remoto, el inversor puede trabajar en tiempo real verificando los datos del sistema y los parámetros a través de enlaces satelitales.

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Gen1 By pass C8 800A MC1 750 A Gen1C8 800A

Aerogenerador 100 kW

Seguidor solar de 25 kWp

Seguidor solar de 25 kWp

Control Imax de 250 A

MC2 400 A

240 VLL 240 L-L Y Y 22 KV

EXT DC CHARGER CH 750 V 800 A

Batería C8 750 V 800 A

Control Imax de 250 A

MPPT

Y 208 L-L

Output C8 800A

VCVSI CCVSI Aerogenerador 100 kW

415 L-L Y

415 VLL

Batería

460 Vdc 220 Ah

200 kW/kVA Trifásico 4 hilos 60 Hz

AC output Voltaje and current Signal

LOAD

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2. Inversor - unidad de control: basado en un sistema Apollo Serie MPT –trifásico, bidireccional, de modo dual, híbrido– para sistemas de minired que soporta grupos fotovoltaicos, de generación eólica y electrógenos (como generadores diésel, un banco de baterías y un controlador externo DC de carga). El inversor híbrido es manejado por un microprocesador que le provee un alto rendimiento y la capacidad para controlar y verificar el sistema general con precisión, suministrando una onda seno de calidad para la salida de potencia.

Posee indicadores de estado por medio de testigos LED y pantalla touch screen.

208 L-L Y 415 VLL Y 415 L-L

Star/Stop Gen Signal

Sol: ocho seguidores solares, de 12,5 kW cada uno. Este tipo de seguidores se utilizan normalmente en diversas zonas de España y Europa.

Diésel: como contingencia, hacen parte del sistema dos generadores Caterpillar diésel, de 225 kW y 125 kW, que respaldan la operación en caso de que no hubiere suficiente energía acumulada de los últimos días.

208 VLL

Gen 1

Step Down T/F 60 Hz

AC bus

1

1. Por fuente de generación: Viento: dos aerogeneradores autotimonantes basculantes o aerogeneradores monopala (una sola pala), que basan su funcionamiento en un principio físico pendular. Este sistema fue fabricado por primera vez a nivel mundial para este proyecto. Cada uno produce 100 kW y cuenta con controles de Imax de 250 A.

pOWEr systEm DIaGram Step Up T/F 225 Kw 60 Hz

Medidor

SCM-48055

MPPT

HCCU

SCM-48055 HCCU & POWER METER

Seguidor solar de 25 kWp

MPPT SCM-48055

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3. Banco de baterías: sistema compuesto por 240 baterías larga vida de ciclo profundo –cada una de 2 V a 800 A– capaz de suministrar 220 Ah. 4. Redes de media y baja tensión: se instalaron aproximadamente 35 km de redes de media y baja tensión junto con alumbrado público. Así mismo, se llevaron a cabo las obras de infraestructura del sistema integrado de generación y adecuación de redes existentes, incluyendo obras civiles, eléctricas, electromecánicas y electrónicas para la adecuada operación y mantenimiento, garantizando el cumplimiento de las normas aplicables, como la NSR-98, el RETIE y el Código Eléctrico Colombiano.

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5. Sistema de medición: medida indirecta en baja tensión con transformadores de corriente, y medidor electrónico digital con sistema de telemedida para monitoreo remoto desde el Centro Nacional de Monitoreo, ubicado en las instalaciones del IPSE, en Bogotá.

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6. Instalación de acometidas y medidores: se escogió una sola configuración técnica para la instalación de todas las acometidas antifraude para las viviendas

y se implementaron medidores en cada una de ellas. Estos medidores son del tipo prepago, con la finalidad de crear una cultura de pago y de uso racional de la energía, de manera que los usuarios valoren el servicio.

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7. Instalaciones internas en las viviendas: se instalaron tableros de distribución y salidas eléctricas al interior de las viviendas, atendiendo a las normas técnicas contraincendios y de seguridad, para evitar así accidentes causados por cortocircuitos.

Este proyecto es un primer paso –no solo en Colombia, sino en la región– para emprender una nueva era en la consecución de recursos energéticos con bajas afectaciones naturales, especialmente como soluciones para cientos de lugares fuera de la cobertura del anillo eléctrico urbano.

Ing. Jairo Hernán López B. Ingeniero electrónico de Green Trade Colombia S.A.S., auditor de Sistemas de Gestión de la Energía - ISO 5001, con experiencia en desarrollo de proyectos en las áreas electrónica, eléctrica y luminotécnica, especializado en docencia universitaria, energías alternativas (solar y eólica) e investigación.

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